諸峰 張曉如 王東升

[摘 要]“互聯(lián)網(wǎng)+”計劃的實施以及以人工智能為代表的現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，對高校軟件工程專業(yè)教學提出了新要求。課題組通過分析軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，結(jié)合教學實踐中遇到的實際問題，探索了一種以智慧教學為導向的新型教學方法。教學實踐表明，該方法既符合軟件工程專業(yè)的發(fā)展需要，又能夠培養(yǎng)兼具理論知識和實踐應用能力的高層次人才，具有良好的教學效果。

[關鍵詞]教學方法；智慧教學；軟件工程

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）07-0033-03

2015年3月5日，李克強總理在十二屆全國人大三次會議上首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，大力推進互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術與傳統(tǒng)行業(yè)的緊密結(jié)合。2016年3月16日，谷歌公司的AlphaGo以4：1的成績戰(zhàn)勝了圍棋九段大師李世石，這一勝利標志著人工智能算法以及相關計算機軟硬件技術的進步。在這樣的時代背景下，高校軟件工程專業(yè)迎來了前所未有的機遇，同時也給專業(yè)課程的教師帶來了嚴峻的考驗[1]。一方面，軟件工程專業(yè)課程更加注重學生編程思想和軟件開發(fā)實踐能力的培養(yǎng)，這就需要專業(yè)教師及時跟蹤產(chǎn)業(yè)界和學術界的最新技術和科研成果，通過不斷的學習和實踐新技術來提升自身的專業(yè)技能。另一方面，專業(yè)教師需要更新教育教學理念，在教學實踐中對現(xiàn)有的教學方法和模式進行提煉和創(chuàng)新，使之既符合軟件工程專業(yè)的發(fā)展需要，又能夠培養(yǎng)兼具理論知識和實踐應用能力的高層次人才。

一、 軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標與教學現(xiàn)狀

（一）培養(yǎng)目標

以清華大學軟件工程專業(yè)為例，從知識、能力和素質(zhì)等維度對軟件工程專業(yè)本科層次提出了具體的培養(yǎng)要求。首先是個人素質(zhì)方面，要求學生具有較強的社會責任感、良好的工程職業(yè)道德、追求卓越的態(tài)度和強烈的愛國敬業(yè)精神。在知識方面，要求學生具有從事工程工作所需的數(shù)學、自然科學、人文社會科學方面的基礎知識，又掌握軟件工程領域所需的專業(yè)知識，包括軟件需求分析、軟件設計、軟件構造、軟件測試、軟件演化、軟件過程、軟件質(zhì)量與管理等。另外，還應當具有領域應用的知識，如信息系統(tǒng)、信息安全、游戲動畫多媒體等應用。在能力方面，則要求學生具有較強的運用知識能力，包括軟件分析與開發(fā)能力、過程控制與管理能力、工具使用與實驗技能、團隊協(xié)作與溝通能力、面向領域的應用能力。同時，良好的創(chuàng)新發(fā)展和創(chuàng)業(yè)能力也隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出而成為學生培養(yǎng)目標中的重要方面。

（二）教學現(xiàn)狀

在課程設置上，高校軟件工程專業(yè)普遍注重學生實踐能力的培養(yǎng)，開設包括專業(yè)基礎課程、程序設計語言、軟件及Web開發(fā)、軟件質(zhì)量保障與測試等專業(yè)應用類課程。在教學模式上，通常采用教師課堂操作演示與學生上機實踐相結(jié)合的方式，注重基礎知識和實踐能力的綜合發(fā)展。在教學評價上，也不再依賴單一的試卷測評分數(shù)，而是越來越關注對學生實踐能力和平時表現(xiàn)的綜合測評。但是在教學實踐過程中，仍然存在一些問題，值得總結(jié)與反思。為此，我們對本校計算機學院10名專業(yè)教師開展走訪交談，并對軟件工程專業(yè)79名學生進行問卷調(diào)查，最終收到有效問卷75份。通過整理和分析，下面就當前教學中突出的幾點問題進行討論。

1.課堂學習參與度問題

在課堂教學中，學生逃課、睡覺、玩手機等現(xiàn)象比較常見。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有很多，從學生的角度來看，一部分學生自我管理能力比較薄弱，對專業(yè)學習沒有興趣，認為能夠得到學分就行。另外，對課程內(nèi)容在生產(chǎn)實踐中的具體應用沒有認識，課后又不愿意對課程內(nèi)容做進一步的學習。當然，也有一部分學生是因為自身學習能力較弱，往往不能及時掌握和消化所學知識，在一些課程難點上卡住后，漸漸失去學習的動力。因此，作為專業(yè)課程教師，有必要反思當前的教學模式和方法，思考怎樣使課堂教學滿足不同層次學生個性化學習的需要，在培養(yǎng)學習興趣的同時，兼顧能力的培養(yǎng)，讓學生真正參與到課堂教學中來[2]。

2.課程評價過程性問題

軟件工程專業(yè)課程更加注重實踐能力的評價。然而，當前實驗與課程教學的評價不利于考察每一個學生，教師往往關注對實驗結(jié)果的檢查，卻缺乏有效的手段對實驗過程進行跟蹤，這使得一些學生不愿意動手實踐，互相抄襲、代為實驗等情況頻現(xiàn)，最終導致一些學生眼高手低，實驗能力得不到提高。因此，有必要利用現(xiàn)代信息化等技術手段，對教學過程，特別是實驗過程進行全面跟蹤，實現(xiàn)過程性評價[3]。

3.課程內(nèi)容陳舊性問題

軟件工程專業(yè)課程，特別是軟件開發(fā)應用類的課程，其技術的更新?lián)Q代很快。而由于課程設置、實驗條件、師資力量的限制，在目前的教學中，很難做到對教學內(nèi)容及時更新，所講授的知識往往還是多年以前的，授課內(nèi)容不能做到與時俱進。這就導致學生專業(yè)技能與企業(yè)的具體需求存在一定的脫節(jié)。因此，有條件的學?？梢赃m當在高年級增設一些專業(yè)選修類課程，并邀請企業(yè)工程師開展技術講座，以方便學生了解最新技術和企業(yè)需求[4]。

二、智慧教學導向的新型教學方法

針對當前專業(yè)課教學中出現(xiàn)的典型問題，結(jié)合軟件工程專業(yè)特點，課題組探索了一種以智慧教學為導向，兼顧能力和興趣培養(yǎng)的教學新方法。該方法以智慧教學平臺為核心，以服務教師和學生為目標，將案例教學、任務驅(qū)動式教學、小組合作學習、項目探究學習等多種教學方法融入實際的教學過程中，在教學評價上則更加注重形成性評價[5][6]，其教學過程如圖1所示。

智慧教學平臺是該教學方法得以實施的基礎和關鍵，它是聯(lián)系教學各個階段的紐帶。目前，該平臺主要由教學案例管理、教學素材管理、教學資料管理、教學評價管理以及支持小組協(xié)作的移動探究教學平臺等五個模塊組成。其中，前四個模塊主要面向教師，由教師根據(jù)課程內(nèi)容進行維護和管理，最后一個模塊由教師和學生共同參與使用和管理。

（一）面向教師端的教學過程

在教學設計和導入階段，首先由教師操作教學案例和教學素材管理模塊，進行課程案例的設計和維護，并對復雜的案例任務進行分解。有條件的話，教師也可以與企業(yè)合作，共同設計面向?qū)嶋H應用的教學案例。在平臺使用初期，由于教學案例庫還不豐富，需要教師在前期投入大量精力，上傳課程的相關素材，包括課件、試卷、習題、圖片、音視頻等各類資源。后期，在積累了一定的案例后，教師再次開設該課程時，就可以直接選擇已經(jīng)設計好的課程案例。另外，教師也可以設置案例的共享等級，可以把設計好的案例共享給所有或者特定的教師。在此基礎上，教師根據(jù)課程和案例任務的需要，對涉及的基礎知識進行講授。

在教學實踐階段，需要教師和學生相互協(xié)作。教師可以靈活的和學生開展互動，進行網(wǎng)上在線輔導和答疑，并可以通過平臺提供的實時學習情況分析功能，以可視化的形式隨時查看學生案例任務完成進度情況、任務提交情況等，在教學評價階段，對學生學習情況進行綜合評價。智慧教學平臺會根據(jù)學生使用協(xié)作探究學習系統(tǒng)的時間、頻度、學習任務的完成情況等若干指標進行統(tǒng)計分析，給出可視化的學習情況匯總。另外，教師也可以根據(jù)教學過程中學生的學習情況給出相應的評價，最終的成績會根據(jù)教師和系統(tǒng)給出的分數(shù)，進行一個綜合的打分。在教學資料整理階段，教師可以操作教學資料管理模塊對教學過程中和教學結(jié)束后產(chǎn)生的各類表格進行統(tǒng)一的管理，包括學生的考勤信息表、學生上機實驗信息表、學生在線協(xié)作探究學習信息表以及學生成績信息表、教學分析和總結(jié)信息表等。

（二）面向?qū)W生端的學習過程

支持小組協(xié)作的移動探究教學平臺是整個智慧教學平臺的核心，該平臺支持移動式教學，讓師生之間的互動不再局限于課程，利用泛在學習提升學習效率和學習興趣，學生可以隨時隨地的進入平臺進行學習。

在學習過程中，學生首先對發(fā)布的案例任務進行確認，學習相關基礎知識，然后可以以個人或小組為單位，開展案例的探究學習。如果以小組為單位，每組需配備一名組長，小組中每個人都有明確的目標和任務安排，并且在探究學習過程中，組長需要掌握小組成員的學習情況，并進行記錄，小組成員可以定期就探究情況和遇到的問題開展交流和討論。在這一過程中，學生可以隨時給教師留言，與教師進行互動。在實踐階段，各小組成員通過上機操作實現(xiàn)各自的子案例，學習平臺會自動記錄每次學習登錄時間、學習時長、項目進度和代碼文檔更新情況，從而為后面的形成性課程評價提供依據(jù)。另外，學生還可以通過課程云平臺發(fā)布問題，其他同學或教師可以參與解答。

三、課程教學探索與實踐

為了驗證新型教學方法的有效性，本文以HTML5應用程序開發(fā)課程為例，開展教學實踐。

（一）明確案例設計目標，進行案例任務分解

結(jié)合HTML5應用程序開發(fā)課程教學目標和大綱，分別就“Javascript編程回顧”、“HTML5新表單元素應用”、“HTML5多媒體播放器設計”、“基于Canvas的繪圖與動畫”、“文件拖拽與數(shù)據(jù)存儲”、“基于Web Socket的網(wǎng)絡聊天室”、“基于DIV+CSS的網(wǎng)頁布局”、“CSS3新技術展示”、“Jquery實戰(zhàn)演練”、“Bootstrap實戰(zhàn)演練”等10個專題開展案例設計。以“基于DIV+CSS的網(wǎng)頁布局”為例，本案例設計的目標是讓學生掌握使用DIV + CSS 進行頁面元素的布局，最終任務是使用DIV+CSS完成一個網(wǎng)站首頁的設計。為了實現(xiàn)這一目標，我們采用任務分解的方法將案例任務分解成若干可以操作的子任務，每一個子任務還可以進一步的細分，一直到給出明確的、可操作的原子學習任務為止。

在該案例設計中，各子任務分別為：（1）學習DIV標簽，掌握CSS中盒子模型和浮動、定位方法；（2）通過實例學習導航欄及下拉菜單的制作方法；（3）完成頁面中水平和垂直導航欄的設計；（4）使用DIV及定位方法實現(xiàn)頁面內(nèi)容區(qū)域的定義；（5）完成頁面底部的設計。以子任務（1）為例，還應當繼續(xù)進行分解，如（1.1）學習DIV標簽概念，在HTML代碼中添加DIV標簽，在頁面中查看效果；（1.2）學習盒子模型概念，在HTML代碼中實現(xiàn)空白邊、邊框、填充、內(nèi)容區(qū)設置，在頁面中查看效果；（1.3）學習左浮動、右浮動、清除浮動概念，實現(xiàn)各類浮動效果；（1.4）學習固定定位、相對定位、絕對定位概念，實現(xiàn)各類定位效果。

（二）獨立探究，師生互動

區(qū)別于傳統(tǒng)的課堂教學，智慧教學導向的新型教學方法以學生為主導，學生是探究學習任務的主體，教師起到協(xié)調(diào)、輔導、答疑的作用。學生登錄探究學習系統(tǒng)后，首先選擇探究案例任務，然后開展獨立學習。在上面的例子中，學生通過學習，了解到